На чем работает электричка
На чём ездят электрички
Электрички, или как их правильно называют — электропоезда, представляют собой состав из нескольких вагонов. Мы привыкли считать, что электрички курсируют по железной дороге, в основном в пригородном направлении. Но в последнее время появились скоростные электропоезда, связывающие города на дальних расстояниях. Больше о работе электричек здесь https://rasp.msk.ru/sovety/elektrichka/kak-rabotaet-elektrichka.
Они заменяют собой обычные пассажирские поезда. Чем же отличаются электрички и поезда?
В чём разница между поездом и электричкой
Самое главное отличие между поездом и электричкой в том, что для движения поезда используется локомотив, а у электрички его заменяет моторный вагон. Локомотив, который использует для движения электроэнергию, называется электровозом. А локомотив, использующий дизельное топливо, называется тепловозом. Моторный вагон электрички может работать только с использованием электроэнергии.
Основные отличия электрички от пассажирских поездов:
Следует отметить, что в современных скоростных электропоездах предусмотрен высокий уровень комфорта для пассажиров. Здесь каждый вагон оборудован биотуалетом, есть телевизор, беспроводной интернет, титан с горячей водой. В некоторых скоростных электропоездах есть вагон, в котором работает буфет.
Как работает электричка
Электрички пользуются заслуженной популярностью у жителей больших городов и их пригородов. Это недорогой, удобный, быстрый пассажирский транспорт. Он экологически чистый и не загрязняет воздух вредными выбросами, что особенно важно для густонаселённых городов. Способность быстро набирать скорость и тормозить на небольших расстояниях между станциями позволяют использовать электрички в высокоскоростных перевозках.
Принцип работы хорошо знакомой всем электрички не так прост. Превращение электроэнергии в движущую силу, способную перевозить до 15 вагонов с пассажирами, происходит благодаря сложной системе электрооборудования и механических узлов. Еще интересное об электричках здесь https://rasp.msk.ru/sovety/elektrichka/pochemu-elektrichku-nazyvayut-sobakoj.
Принцип работы электрички
Оборудование электричек аналогично оборудованию электровозов. С целью увеличения пространства для пассажиров его размещают под вагонами или на крыше.
Электроэнергия поступает к двигателю от контактной сети через токосъёмники. Они располагаются на крышах моторного и прицепных вагонов. От прицепных к моторному вагону электроэнергия передаётся через межвагонные кабели.
По типу потребляемой электроэнергии электрички бывают:
Колёсные пары приводятся во вращение тяговыми электродвигателями. Кроме них в электрооборудование входит большое количество различной аппаратуры. Это оборудование для запуска двигателя, для электроторможения, защиты от перегрузок, изменения скорости. С помощью электрических нагнетателей получают сжатый воздух для управления многими аппаратами и воздушных тормозов. Пневмооборудование состоит из нагнетателей, ёмкостей для сжатого воздуха, трубопроводов, пневмоприводов электрооборудования.
Управление производится из кабины машиниста. Здесь находятся системы управления. Процесс ускорения электрички частично автоматизирован. Для этого имеется реле ускорения. Разгон происходит автоматически до одной из четырёх заданных величин скорости.
Электричка. Как всё начиналось! (28 фото)
Электричка – народное прозвище рельсового общественного транспорта, связывающее крупные города с их ближними и дальними пригородами и отдалёнными районами.
Как это всё начиналось!
Моторвагонная секция «Эм» (Электро-Моторный электровагон). Он-то и стал отцом-прародителем современного электропоезда. Изготавливались вагоны (точнее кузова вагонов и тележки) на Мытищинском вагоностроительном заводе, там же и проходила окончательная сборка. Тяговые электродвигатели изготавливали на московском заводе «Динамо», а электрооборудование для них поставлялось английской компанией «Vickers».
Моторвагонная секция «Сд». Потребности в электропоездах стали возрастать, и в 1932 г. на Мытищинском заводе была разработана и запущена в производство новая серия моторвагонных секций «Сд». Их главное отличие от секций «Св» состояло в том, что на них, вместо электрооборудования Vickers, ставилось электрооборудование произведенное заводом «Динамо», по лицензии американской компании General Electric.
Прицепной вагон электросекции «Сд» на музейной площадке в Самаре.
Выпускались секции с 1932 по 1941 годы, и всего было выпущено 232 секции «Сд».
Моторвагонная секция «См». В 1930 годах в СССР уже началась электрификация железных дорог с напряжением в 3000 вольт. И после окончания Великой Отечественной войны возникла необходимость в электропоездах работающих, как на напряжении 1500 вольт, так и на напряжении 3000 вольт.
Прицепной вагон электросекции «См»
В конце 1946г. завод динамо на недостроенной в 1941 г. секции установил новое оборудование и более мощные тяговые двигатели. Эта секция стала первой для работы на два напряжения и получила обозначение «См» (северная модернизированная). В последствии все секции «Св» и «Сд» были модернизированы в модификацию «См».
Секции всех модификаций строились с выходами, как под высокие, так и под низкие платформы. До 1951 года вагоны выпускались с деревянными крышами покрытыми рубероидом, залитые битумом и покрытые брезентом. И только начиная с 1951 г. крыши вагонов начали покрывать сталью.
Моторвагонная секция «Ср3». После того, как необходимость в выпуске электросекций, работающих от напряжения в 1500 вольт отпала, в октябре 1952г их выпуск был прекращен, и начат выпуск новых секций СР3. Секция «Ср3» была рассчитана только на работу от напряжения 3000 вольт. Это и означает индекс «3» в названии серии.
Электрооборудование «Ср3» значительно упростилось, а в конструкцию вагонов был внесен ряд существенных изменений. Были ликвидированы багажные помещения, а кузова вагонов стали изготавливать из гофрированных стальных листов.
Кабина машиниста электропоезда «Ср3»
Электросекции строились с выходом как под высокие (Ср3-В), так и под низкие (Ср3-Н) платформы. Выпускались они до 1958 года, и за период с 1952 по 1958 годы была построена 351 моторвагонная секция.
Параллельно с выпуском «Ср3» переоборудовались под единое напряжение 3000 и секции «Св» и «Сд», что значительно упрощало их электрооборудование. Переоборудованные секции получали обозначение «См3».
В январе 1959 г. прошли и первые испытания. Размещенные под вагоном 1200 никель-щелочных батарей позволяли секциям развивать скорость до 50 км в час и двигаться без подзарядки на протяжении примерно 100 километров. Секции получили заводское обозначение «Ср3-Нк«.
Затем это секции модернизировали, увеличив количество батарей до 1840 шт., и его скорость возросла до 70 км в час. А потом в 1960 году был разработан шести-вагонный поезд, на котором аккумуляторные батареи ёмкостью 350 А/ч были размещены под всеми четырьмя прицепными вагонами электропоезда с применением принудительной вентиляции. В 1962 году эти поезда (было построено девять шести-вагонных поездов) начали работать с пассажирами. Но, при разгоне аккумуляторы сильно грелись, электролит испарялся. Пробег поездов был ограничен до 150 км в сутки.
Электросекции различных трёх-вагонных серий «С» строились с 1929 по 1958 годы. Сколько было построено этих секций трудно посчитать, но приблизительно было построено 960 секций. «Св»-33 шт., «Сд»-232 шт., «Ср»-343 шт., «Ср3»-351 шт.
Электросекции «Ср3» на некоторых дорогах продолжали массово эксплуатироваться вплоть до конца 80-х годов.
Электросекция «СН». Она была как бы переходным звеном между электросекциями «Ср» к электропоездам «ЭР». Построено было всего две таких секции, или один шести-вагонный состав, увидевший свет в 1954 году.
На «СН» был новый кузов с более просторной и современной кабиной машиниста. В салонах вагонов были полумягкие сидения для пассажиров, обтянутые кожей. Было применено калориферное отопление и принудительная вентиляция. Стояли более мощные тяговые двигатели, и было применено опорно-рамное подвешивание ТЭД.
В отличии от электросекций «Ср3» с конструктивной скоростью 85 км в час, скорость электросекции «СМ» составляла уже 130 км в час.
Кабина машиниста «СН».
Поезд эксплуатировался сначала на Октябрьской, затем был передан на Северную, и закончил свой путь в 1962 году на Свердловской железной дороге.
Электропоезд ЭР1.
В отличии от Ср-ок кузова вагонов стали делать цельнометаллическими, несущей конструкции. Двери вагонов стали автоматическими, с пневматическим приводом. На моторных вагонах ставились челюстные тележки с опорно-рамной подвеской тяговых двигателей. В отличие от секций «СН» стали применяться уже более мощные четырех-полюсные тяговые двигатели. Тележки же головных и промежуточных прицепных вагонов были идентичны тележкам применяемым на пассажирских вагонах.
Изначально все вагоны строились на «RVR» (рижском вагоностроительном заводе), но с 1960 года прицепные и головные вагоны стали строить на Калининском (Тверском) вагоностроительном заводе, а на «RVR» только оснащали электрооборудованием. Электрооборудование для поездов ЭР1 изготавливалось на московском заводе «Динамо». Моторные вагоны полностью строились на Рижском заводе.
Сидения в пассажирских салонах изначально делались полужесткими, но в последующим все они были заменены на жесткие реечные диваны.
Поезда строили для Московской и Октябрьской дорог, и по этому выходы делали только под высокие платформы, но в процессе эксплуатации и передаче поездов на другие дороги, с капитальных ремонтов поезда выходили уже с комбинированными выходами.
Общая мощность десяти-вагонного состава составляла 4000 кВт или примерно 6000 л.с.
Торможение применялось электропневматическое, и скорость замедления составляла 0,8 м/с², что тоже по тем временам было очень хорошим показателем. При скорости 60 км в час у начала пассажирской платформы поезд легко останавливался с применением служебного торможения.
Первый состав!
Остатки первого состава еще долго находились на базе запаса в г. Зеленогорске, их пытались сохранить для музея. Но вагоны были в таком плачевном состоянии, что в 2007 г. их всё же порезали на металлолом.
Поезда строились с февраля 1957 года по июнь 1962 года. За пять лет было построено 259 десяти-вагонных составов, а также 4 отдельных головных вагона. Всего на Рижском и Тверском заводах было построено 2594 вагона серии ЭР1.
Известно как минимум о шести электропоездах ЭР1, вагоны которых были сохранены для истории:
ЭР1-02 (головной вагон ЭР1-209 и моторный ЭР1-210). Секция находится в Новосибирском музее железнодорожной техники (на станции Сеятель);
ЭР1-06 (доработанный головной вагон ЭР1-609; он же, по системе EVR ЭР1Б-2303). Вагон находится в музее в Хаапсалу в Эстонии; уникален тем, что выходы на высокие платформы не переделаны в комбинированные;
ЭР1-28 (головной вагон ЭР1-2801, как минимум). По состоянию на начало 2019 года идут работы по восстановлению для Екатеринбургского музея железнодорожного транспорта.
ЭР1-43 (головной вагон ЭР1-4309). Новый вагон для ЭР1-43 (исходный ЭР1-4309 разбит при крушении у Ярославского вокзала). Вагон установлен в качестве памятника в ТЧ-12 Никополь (Украина).
ЭР1-228 (головной вагон ЭР1-22801 и моторный ЭР1-22810). Секция хранится в музее Калининградской железной дороги на Южном вокзале;
ЭР1-229 (головной вагон ЭР1-22909). В декабре 2015 года вагон установлен в музее Норильской железной дороги (на станции Норильск-Сортировочный).
На сегодня, наверно, достаточно, в следующем посте будет рассказы о проектах и малых сериях созданных на основе ЭР1.
Как получает питание городской и междугородний электрический транспорт
Городской и междугородний электротранспорт стали для современного человека привычными атрибутами его повседневной жизни. Мы давно уже не задумываемся о том, как этот транспорт получает питание. Все знают, что автомобили заправляют бензином, педали велосипедов крутят ногами велосипедисты. Но как же питаются электрические виды пассажирского транспорта: трамваи, троллейбусы, монорельсовые поезда, метро, электропоезда, электровозы? Откуда и как подается к ним движущая энергия? Давайте поговорим об этом.
В былые времена каждое новое трамвайное хозяйство было вынуждено иметь собственную электростанцию, поскольку электрические сети общего пользования еще не были в достаточной степени развиты. В 21 веке энергия для контактной сети трамваев подается от сетей общего назначения.
Питание осуществляется постоянным током относительно невысокого напряжения (550 В), которое было бы просто не выгодно передавать на значительные расстояния. По этой причине вблизи трамвайных линий размещены тяговые подстанции, на которых переменный ток из сети высокого напряжения преобразуется в постоянный ток (с напряжением 600 В) для контактной сети трамвая. В городах, где ходят и трамваи и троллейбусы, данные виды транспорта обычно имеют общее энергохозяйство.
На территории бывшего Советского Союза представлены две схемы электроснабжения контактных сетей для трамваев и троллейбусов: централизованная и децентрализованная. Централизованная появилась первой. В ней крупные тяговые подстанции, оснащенные несколькими преобразовательными агрегатами, обслуживали все прилегающие к ним линии, или линии, находящиеся на расстоянии до 2 километров от них. Подстанции данного типа располагаются сегодня в районах высокой плотности трамвайных (троллейбусных) маршрутов.
Децентрализованная система начала формироваться после 60-х годов, когда стали появляться вылетные линии трамваев, троллейбусов, метро, как то из центра города вдоль шоссе, в отдаленный район города и т. п.
Здесь на каждые 1-2 километра линии установлены тяговые подстанции малой мощности с одним или двумя преобразовательными агрегатами, способные питать максимум два участка линии, причем каждый участок на конце может подпитываться соседней подстанцией.
Так потери энергии оказываются меньше, ибо фидерные участки выходят короче. К тому же если на одной из подстанций случится авария, участок линии все равно останется под напряжением от соседней подстанции.
У троллейбуса контактная сеть разделена секционными изоляторами на изолированные друг от друга сегменты, каждый из которых присоединен к тяговой подстанции при помощи фидерных линий (воздушных или подземных). Это легко позволяет производить избирательное отключение отдельных секций для ремонта в случае их повреждения. Если неисправность случится с питающим кабелем, возможна установка перемычек на изоляторы, чтобы запитать пострадавшую секцию от соседней (но это нештатный режим, связанный с риском перегрузки фидера).
Тяговая подстанция понижает переменный ток высокого напряжения от 6 до 10 кВ и преобразует его в постоянный, с напряжением 600 вольт. Падение напряжения на любой точке сети, согласно нормативам, не должно быть более 15%.
Троллейбусная контактная сеть отличается от трамвайной. Здесь она двухпровдная, земля не используется для отвода тока, поэтому данная сеть устроена сложнее. Провода располагаются друг от друга на небольшом расстоянии, поэтому требуется особо тщательная защита от сближения и замыкания, а также изоляция на местах пересечений троллейбусных сетей между собой и с трамвайными сетями.
Поэтому на местах пересечений устанавливаются специальные средства, а также стрелки на местах ветвлений. Кроме того выдерживается определенное регулируемое натяжение, предохраняющее от захлестов проводов во время ветра. Вот почему для питания троллейбусов используются штанги — другие приспособления просто не позволят соблюсти все эти требования.
Штанги троллейбусов чувствительны к качеству контактной сети, ведь любой ее дефект может послужить причиной соскока штанги. Есть нормы, согласно которым угол излома в месте крепления штанги не должен быть более 4°, а при повороте на угол более 12° устанавливаются кривые держатели. Токосъемный башмак движется вдоль провода и не может поворачивать вместе с троллейбусом, поэтому здесь необходимы стрелки.
Во многих городах земного шара с недавних пор ходят монорельсовые поезда: в Лас-Вегасе, в Москве, в Торонто и т.д. Их можно встретить в парках развлечений, в зоопарках, монорельсы используются для обзора местных достопримечательностей, и, конечно, для городского и пригородного сообщения.
Некоторые монорельсовые поезда устроены таким образом, что как-бы насажены на колею сверху, подобно тому, как человек сидит верхом на лошади. Некоторые монорельсы подвешиваются к балке снизу, напоминая гигантский фонарь на столбе. Безусловно, монорельсовые дороги более компактны чем обычные железные дороги, но их строительство обходится дороже.
Некоторые монорельсы имеют не только колеса, но и дополнительную опору на основе магнитного поля. Московский монорельс, например, движется как раз на магнитной подушке, создаваемой электромагнитами. Электромагниты находятся в подвижном составе, а в полотне направляющей балки — стоят постоянные магниты.
В зависимости от направления тока в электромагнитах подвижной части, монорельсовый поезд движется вперед или назад по принципу отталкивания одноименных магнитных полюсов — так работает линейный электродвигатель.
Кроме резиновых колёс у монорельсового поезда есть ещё и контактный рельс, состоящий из трёх токоведущих элементов: плюс, минус и земля. Напряжение питания линейного двигателя монорельса — постоянное, равное 600 вольт.
Электропоезда метрополитена получают электричество от сети постоянного тока — как правило, от третьего (контактного) рельса, напряжение на котором составляет 750—900 Вольт. Постоянный ток получают на подстанциях из переменного тока с помощью выпрямителей.
Контакт поезда с контактным рельсом осуществляется через подвижный токосъемник. Располагается контактный рельс права от путей. Токосъемник (так называемая «токоприемная лапа» ) находится на тележке вагона, и прижимается к контактному рельсу снизу. Плюс находится на контактном рельсе, минус — на рельсах поезда.
Кроме силового тока, по путевым рельсам течет и слабый «сигнальный» ток, необходимый для работы блокировки и автоматического переключения светофоров. Также по рельсам передается информация в кабину машиниста о сигналах светофоров и разрешенной скорости движения поезда метро на данном участке.
Электровозом называют локомотив, движимый тяговым электродвигателем. Двигатель электровоза получает питание от тяговой подстанции через контактную сеть.
Электрическая часть электровоза в целом содержит не только тяговые двигатели, но и преобразователи напряжения, а также аппараты, подключающие к сети двигатели и прочее. Токоведущее оборудование электровоза находится на его крыше или капотах, и предназначено для соединения электрооборудования с контактной сетью.
Регулировка тягового усилия и скорости движения электровоза достигается изменением напряжения на якоре двигателя и варьированием коэффициента возбуждения на коллекторных двигателях, или подстройкой частоты и напряжения питающего тока на асинхронных двигателях.
Регулирование напряжения выполняется несколькими способами. Изначально на электровозе постоянного тока все его двигатели соединены последовательно, и напряжение на одном двигателе восьмиосного электровоза составляет 375 В, при напряжении в контактной сети 3 кВ.
Преобразователи электроэнергии внутри электровоза необходимы для изменения рода тока и понижения напряжения контактной сети до необходимых величин, соответствующих требованиям тяговых электродвигателей, вспомогательных машин и прочих цепей электровоза. Преобразование осуществляется прямо на борту.
На электровозах переменного тока для понижения входного высокого напряжения предусмотрен тяговый трансформатор, а также выпрямитель и сглаживающие реакторы для получения постоянного тока из переменного. Для питания вспомогательных машин могут устанавливаться статические преобразователи напряжения и тока. На электровозах с асинхронным приводом обоих родов тока применяются тяговые инверторы, которые преобразуют постоянный ток в переменный ток регулируемого напряжения и частоты, подаваемый на тяговые двигатели.
Электропоезд или электричка в классическом виде берет электричество с помощью токоприемников через контактный провод или контактный рельс. В отличие от электровоза, токоприемники электрички располагаются как на моторных вагонах, так и на прицепных.
Если ток подается на прицепные вагоны, то моторный вагон получает питание через специальные кабели. Токосъем обычно верхний, с контактного провода, осуществляется он токосъемниками в форме пантографов (похожих на трамвайные).
Обычно токосъем однофазный, но существует и трёхфазный, когда электропоезд использует токоприёмники специальной конструкции для раздельного контакта с несколькими проводами или контактными рельсами (если речь идет о метро).
Электрооборудование электрички зависит от рода тока (бывают электропоезда постоянного тока, переменного тока или двухсистемные), типа тяговых двигателей (коллекторные или асинхронные), наличия или отсутствия электрического торможения.
В основном электрическое оборудование электропоездов схоже с электрооборудованием электровозов. Однако на большинстве моделей электропоездов оно размещено под кузовом и на крышах вагонов для увеличения пассажирского пространства внутри. Принципы управления двигателями электропоездов примерно те же, что и на электровозах.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!